E = mc² 계산기란?
이 계산기는 특수상대성이론에서 비롯된 알베르트 아인슈타인의 유명한 질량-에너지 등가식 \(E = mc^2\)를 적용합니다. 주어진 질량 m에 담긴 정지에너지 E를 구할 수도 있고, 반대로 주어진 에너지 E에 해당하는 등가 질량 m을 역산할 수도 있습니다. 순수한 물리 법칙이기 때문에 결과는 어느 나라, 어느 제도에도 종속되지 않는 보편적인 값입니다.
사용 방법
먼저 계산 방향을 선택하세요. "질량으로 에너지 계산"(질량을 입력하면 에너지를 반환)이나 "에너지로 질량 계산"(에너지를 입력하면 질량을 반환) 중 하나를 고릅니다. 그다음 값을 입력하고 단위를 지정합니다. 질량 단위로는 킬로그램, 그램, 파운드, 온스를, 에너지 단위로는 줄, 킬로줄, 메가줄, 기가줄, BTU[평균], 칼로리[평균]를 쓸 수 있습니다. 광속 c는 SI 정확값인 299,792,458 m/s가 기본값이지만, 대략적인 추정을 위해 직접 다른 값(예: 3e8)으로 바꿀 수도 있습니다. 필요하다면 결과 표시에 사용할 유효숫자 자릿수도 선택할 수 있습니다.
공식 설명
모든 계산은 내부적으로 SI 단위로 이루어집니다. 질량은 단위 환산 계수를 곱해 킬로그램으로, 에너지는 같은 방식으로 줄로 변환됩니다. 그런 다음 c를 m/s 단위로 하여 다음을 적용합니다.
$$E = m \cdot c^2 \quad\left(\text{또는 } m = \frac{E}{c^2}\right)$$SI 단위로 나온 결과는 선택한 출력 단위의 환산 계수로 다시 나누어 표시됩니다. c가 제곱되기 때문에 c에서 생긴 작은 오차는 E에서 약 두 배로 커집니다.
계산 예시
\(m = 1\ \text{kg}\), \(c = 299{,}792{,}458\ \text{m/s}\)라고 합시다. 이때 \(c^2 = 8.987551787368176 \times 10^{16}\)이므로
$$E = 1 \times c^2 \approx 8.9876 \times 10^{16}\ \text{줄}$$즉 단 1킬로그램에서 약 90페타줄이 나옵니다. 기가줄로 표시하려면 \(10^9\)로 나누어 약 89,875,518 GJ가 됩니다.
자주 묻는 질문
광속을 왜 바꿀 수 있나요? 정확값 299,792,458 m/s가 맞지만, 빠른 암산을 위해 \(3 \times 10^8\)으로 반올림하는 경우가 흔합니다. 이 계산기는 그 약 0.14%의 차이가 결과에 어떤 영향을 주는지 직접 확인할 수 있게 해 줍니다.
BTU[평균]와 칼로리[평균]는 무슨 뜻인가요? 평균(mean) 정의를 사용한다는 의미입니다(1 BTU ≈ 1055.87 J, 1 cal ≈ 4.19002 J). 다른 정의는 값이 조금씩 다릅니다.
이것이 상대론적 운동에너지인가요? 아닙니다. 이것은 정지에너지로, 정지 상태에 있는 물체의 질량에 해당하는 에너지입니다. 움직이는 물체는 이 외에도 추가적인 운동에너지를 가집니다.
